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Como asas surgiram em Ratos e estes se tornaram Morcegos ?

Morcegos são um dos mamíferos mais prósperos, um quinto de todas as espécies mamífero são morcegos. Eles são criaturas extremamente diversas, mas têm uma coisa em comum: têm asas e voam. Os cientistas sempre desejaram saber sobre como afinal os morcegos adquiriram asas e agora o campo relativamente novo da Biologia do Desenvolvimento Evolutivo, ou "evo devo", parece ter desvendado o enigma.

Karen Sears e Lee Niswander e seus colegas da University of Colorado Health Sciences Center em Aurora compararam as asas do fóssil mais antigo conhecido de morcego, um espécime de 50 milhões de anos que estava no American Museum of Natural History em Nova Iorque, com três outras espécies de morcegos extintos e 10 espécies de morcegos modernos. Eles acharam em todos os casos que a asa de morcego membranosa é apoiada pelos altamente alongados terceiro, quarto, e quintos dedos dianteiros do animal. O que os pegou de surpresa foi a descoberta de que o comprimento relativo destes três dígitos em relação ao tamanho de corpo mudou pouco ao longo do curso de evolução do morcego. Em outro palavras, as asas dos morcegos não parecem ter crescido gradualmente ao longo do tempo, elas evoluíram repentinamente.

Isto sugere que a evolução de asas de morcego não foi devida a mudanças nos genes dos ossos mas a uma mudança no gene que regula a expressão destes genes dos ossos. Para achar qual gene poderia estar envolvido a equeipe monitorou o desenvolvimento do embrião do morcego e comparou este desenvolvimento ao desenvolvimento do embrião de rato.

Eles encontraram que durante seu desenvolvimento inicial, tanto os dedos dianteiros dos morcegos quanto dos ratos cresceram na mesma taxa relativamente aos seus períodos de gestação de 120 e 20 dias, respectivamente. Porém, aproximadamente no meio da gestação, o terçeiro, quarto, e quintos dígitos de forelimb do morcego de repente começaram a crescer muito mais rápido. Na imagem podemos ver que, a 80 dias, os três dedos dianteiros que apoiarão a asa do morcego eventualmente já começaram a se prolongar significativamente. Por outro lado, os mesmos dedos no rato continuaram crescendo lentamente, assim como os dedos traseiros do morcego:



Esta observação levou os cientistas a considerarem que o crescimento súbito pode ser devido a um gene que codificou uma certa proteína (chamada de Bmp2) responsável pelo crescimento do osso. Eles acharam que a expressão deste gene realmente era 30% mais alta no forelimbs em desenvolvimento de morcegos do que em ratos. Isto indicou que provavelmente o aparecimento das difrenças entre morcegos e rato era uma mutação no gene que regula o gene Bmp2. Esta mutação que provavelmente aconteceu ao redor 50 milhões de anos atrás causou um crescimento anormal dos dedos dianteiros. Mas estes morcegos primitivos em vez de sucumbir a tal infortúnio e se extinguir provaram poder se adaptar. Eles começaram a usar os dedos de superdesenvolvido como asas, e eventualmente se tornaram alguns dos mamíferos mais prósperos em Terra."

fonte: http://news.softpedia.com/news/How-Did-Rats-Grow-Wings-and-Became-Bats-21804.shtml

Outro artigo sobre a mesma descoberta acrescenta que:

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As descobertas do grupo possuem implicações não apenas para a evolução dos morcegos, mas tb para os mamíferos em geral.

"O que nos vimos são mundanças pontuadas na morfologia ao longo de um período evolutivo," disse Karen E. Sears, a primeira autora da pesquisa, “As espécies permeneceram em stasis por milhões de anos e então muito rapidamente formaram duas espécies. Isto devido apenas a poucas mudanças nos genes-chaves responsáveis pelo desenvolvimento ."

Esta observação suporta a teoria do Equeilibrio Pontuado, desenvolvida em 1972 por Niles Eldredge e Stephen Jay Gould. O equilibrio pontuado diz que mudanças evolucionárias não são graduais e gelogicamente "lentas"; ao invés disto longos periodos de estabilidade pdoem ser pontuados por períodos de dramatica mundança evolucionária, e novas espécies podem surgir de forma relativamente rápida.

fonte: http://www.yourskinandsun.com/batflight.html

O paper original da pesquisa, com acesso free, em:

http://www.pnas.org/cgi/content/figsonly/103/17/6581

[ ]´s

Não concordo com essa conversa de crescimento súbito das asas. A evolução desse grupo tem tantos gaps que qualquer conclusão precipitada pode cair em erros! Os fósseis mais antigos de chiroptera datam de cerca de 50 milhões de anos, e são minúsculos. Poucos foram preservados devido a fragilidade do esqueleto, provavelmente compartilhada com seus ancestrais. Nesse caso, a falta de provas levam a essa conclusão, na falta delas, melhor não concluir!

Outra questão que não gostei foi falar em ratos, já que morcegos estão mais próximos filogeneticamente a carnívoros do que roedores!

Odeio quando fala-se de equilíbrio pontuado, porque a alternativa geralmente é um espantalho, sem falar nos casos, como esse, em que parecem estar defendendo mais algo como saltacionismo/mutacionismo que EP propriamente dito.

Mesmo para uma evolução gradual-filética dos morcegos, não seria esperado algo como que as asas tivessem crescido num ritmo constante desde o primeiro exemplar ou parente mais próximo do ancestral encontrado até a espécie mais recente, dividindo a diferença do tamanho de não-asas até as asas pelo número de gerações e esperando esse crescimento em cada geração.

O que teria que se ver é se eles evoluíram da primeira vez, a partir de uma população ancestral, sem divisões populacionais; o que poderia ter se dado num piscar de olhos geológico e ainda ser gradualismo filético, ainda que indiagnosticável com certeza, sendo só uma possibilidade. Principalmente antes, mas possivelmente também no decorrer disso, teriam que haver espécies de seres aparentados cuja classificação como "morcego-ou-não" fosse controversa, meio como é para os dinossauros mais aparentados das aves, que podem até ser aves eles mesmos.

Isso é meio insondável, bom como a alternativa, que seria encontrar que em vez de terem vindo da evolução de uma espécie em outra sem grandes divisões, vieram de uma população isolada de uma espécie que foi imediatamente substituida por já umas duas espécies de morcegos ou pela primeira espécies de morcegos e pela espécie parente mais próxima, mas que não seriam mais nem muito similares aos ancestrais dos morcegos nem aos morcegos em si. Se bem que também defendem a possibilidade de persistência da espécie ancestral menos alterada, sendo substituída (ou simplesmente extinta) apenas mais tarde, o que torna ainda mais difícil a distinção de uma coisa e outra, quanto a "pontualidade" ou não da evolução.

Quanto a manutenção geral das proporções das asas dos morcegos durante a existência do grupo, não sei se isso necessariamente significa estase do grupo, até porque é um conceito bem maleável e talvez possa significar, se simplesmente for definido que pode. É importante lembrar de qualquer forma que mesmo assim, é a estase de um caractere, e não é a única coisa que faz dos morcegos, morcegos. Não são só animais parecidos com ratos com dedos alongados que se viram precisando de voar... tem ecolocalização em uns, em outros não, e diversas outras diferenças adaptativas entre as espécies.

Quanto a mutacionismo/saltacionismo em oposição a seleção sobre gradualismo, também não é algo que seja possível de se verificar pela "baixa resolução" do registro fóssil, e nada sugere fortemente que tenha sido o primeiro caso nessa pesquisa, ao mesmo tempo em que as segundas opções são preferíveis, mais prováveis. Também vale lembrar que quanto a saltacionismo vs. gradualismo há uma possível área intermediária de gradações que seria análoga ao "gradualismo pontuado" entre o gradualismo filético e o equilíbrio pontuado, mas sendo geralmente preferível supor que a evolução se deu por variações mais próximas das consensualmente graduais, com eventuais "passos largos", do que aos saltos mais extremos. Mesmo saltos eventuais, seriam muito mais provavelmente lapidados em sua variação gradual, de qualquer forma.

O ponto principal e mais importante, creio eu, é que a genética jamais disse que poucas mutações não poderiam gerar fenótipos bastante divergentes. Quando estas acontecem em genes de controle, o resultado é dramático, justamente por envolver, indireta ou diretamente, muitos passos bioquímicos. Não é preciso chamar isso de pontuacionismo. E ainda há a vantagem de não "congelar" as espécies só porque o registro fóssil não muda!

Quem foi que falou pro Gould e Eldredge que a teoria sintética não suportava isso?

Se eu bem me lembro...... inicialmente eles não falaram nada contra "teoria sintética", mas contra "gradualismo filético", também cunhado por eles (como EP, não teoria sintética). Mas acredito ter lido qualquer coisa sobre Gould dizendo algo no sentido de que "uma nova síntese virá".

Acho que a coisa mais significativa e original que o EP trouxe ou pode ter trazido tem mais relação com a estase do que com o pontuacionismo em si; afirmar que a maior parte do tempo as espécies estão em estase relativa em vez de passando por uma evolução mais perceptível. Era sobre estase e o suporte fóssil a ela a maior parte do artigo original, só umas breves menções de evolução alopátrica. Ainda que, se bem me lembro eles quase que jogam uns ares semi-místicos em cima da estase, (e essa é a parte em que mais se aproximam originalmente de achar que tem algo faltando na teoria sintética, na estase, não na evolução em si) em vez de ser algo próximo de equilíbrio Hardy-Weinberg / seleção mantenedora da morfologia / evolução de caracteres não preserváveis em fóssil. Tirando essa parte, a idéia essencial me parece perfeitamente logicamente decorrente de tudo que veio antes (inclusive como até Dawkins, geralmente tido como "rival", afirmou [mais especificamente, sobre compatibilidade, não sobre decorrência lógica, que sou eu quem acha]).

Ainda assim, parece que o que acabou ficando no "inconsciente coletivo" do jornalismo científico e das discussões de internet, foi a parte sobre a maior parte da evolução morfológica se dar em períodos mais breves em vez de mais homogeneamente distribuida. O que em si, não é nada demais; nem uma "prova" ou necessariamente nem mesmo caso de EP. "Pontuações" de evolução mais rápida podem acontecer no meio de um eventual gradualismo filético, em vez de apenas em algo que se consideraria estase, padrão que seria (é) chamado de gradualismo pontuado.

Maldito "gene egoísta" :'(

Criou-se um preconceito infeliz em evolução e rupturas desnecessárias

O problema é que a estase é exclusivamente morfológica. Então é necessário definir que "durante a evolução de um determinado grupo houve uma estase morfológica em determinados aspectos (nem sempre há características suficientes para se apoiar)", etc...

Sei lá... Não consigo admitir o EP como algo a ser levado em consideração.

A estase não precisa ser só morfológica, ainda que seja a única coisa que se possa afirmar seguramente pela morfologia/paleontologia... mas em teoria, qualquer população suficientemente grande tende à estase/equilíbrio, mais que à evolução (e mesmo a evolução neutra é a mais provável, o que manteria a estase de qualquer forma), e é mais fácil que subpopulações (não necessariamente periféricas literalmente) menores evoluam mais rapidamente do que toda a população principal evoluiria.

Extrapolando isso para longos períodos de evolução teria-se que as espécies permanecem mais ou menos as mesmas durante a maior parte do tempo e modificações vão aparecer "de repente" no registro geológico porque é mais provável que populações isoladas tenham-na evoluído mais rapidamente em algum canto mais escondido do que ter avançado gradualmente por toda população.

Até porque, no mínimo, uma característica evoluir para "toda população" de uma espécie que já for consideravelmente populosa deve ser bem raro, além de levar bastante tempo. Mesmo sendo mais "otimista" acho que seria mais provável a divisão da espécie "na metade", virando duas, do que a "cronoespeciação" propriamente dita, bem mais. E pela mesma lógica que essa divisão na metade é mais provável que a transformação integral da espécie, são ainda mais prováveis fragmentações menores do "mainstream" genético.

Gradualismo filético (ou o que quer que possa se aproximar disso no mundo real) deve ser mais freqüente em espécies pouco populosas. Quando em espécies mais populosas, é obrigatoriamente mais lento ou meio "artificial", resultando de grandes quase-extinções.

Bem, isso ao menos sem querer fantasiar sobre mecanismos especiais e ainda inexplicados para estase, o que me parece ser bastante desnecessário, sendo algo que decorreria logicamente do que se tem hoje, bem como o "inverso", evolução mais rápida de subpopulações.

O que eu não gosto em EP é que além das exposições e debates geralmente colocarem a coisa meio como uma dicotomia, "ou pontuado, ou gradual" (quando podem acontecer os dois ao mesmo tempo), meio que foi uma tremenda sacanagem... no sentido de que... todas aquelas coisas de dinâmica populacional de Mayr e outros.... "evolução quântica" (de Simpson, não aquelas coisas meio new-age), a teoria sintética em si... meio que já traziam isso implícito, a meu ver... aí inventou-se dois rótulos... colocando tudo que se sabia de novo em um, e defendendo-o, e o outro em uma coisa que não sei ao certo se já chegou a ser seriamente defendida até então, talvez nem por Darwin, ainda que alguns defendam isso... e isso me parece que causou uma defesa irrefletida do rótulo-espantalho por alguns (acho que poucos, mesmo assim), além do principal que é a "revolução" do EP.

Chato que mesmo o Gould em seus textos sobre história da ciência de vez em quando se prestava a corrigir alguns erros históricos, mas acabou ele mesmo (e Eldredge) sendo meio que responsável por uma outra confusão.

Citação de: Buckaroo Banzai em 19 de Janeiro de 2007, 17:04:23

A estase não precisa ser só morfológica, ainda que seja a única coisa que se possa afirmar seguramente pela morfologia/paleontologia… mas em teoria, qualquer população suficientemente grande tende à estase/equilíbrio, mais que à evolução (e mesmo a evolução neutra é a mais provável, o que manteria a estase de qualquer forma), e é mais fácil que subpopulações (não necessariamente periféricas literalmente) menores evoluam mais rapidamente do que toda a população principal evoluiria.

O problema é o "suficientemente grande". A estase morfológica é praticamente a única que se sustenta. Em grandes populações onde a evolução neutra é mais forte tudo vai depender das taxas de mutação e recombinação além dos migrantes por geração e da aleatoriedade que fará com que novos alelos sejam fixados ou não. Durante este tempo de estase morfológica o genoma está sendo alterado. Uma duplicação gênica a princípio pode ser neutra e, com o acúmulo de mutações igualmente neutras em um dado momento se torna um gene diferente, responsável até por outra característica. Será que só vale contar a última mutação, que ativou o novo gene? E toda a evolução "neutra" que aconteceu antes? Na morfologia só se vê um período sem modificação seguido de uma evolução mais rápida, mas a taxa de mutação/recombinação/etc... sempre foram relativamente constantes!

Por isso não consigo apoiar equilíbrio pontuado. Não há estase no genoma.

Citação de: Buckaroo Banzai em 19 de Janeiro de 2007, 17:04:23

Extrapolando isso para longos períodos de evolução teria-se que as espécies permanecem mais ou menos as mesmas durante a maior parte do tempo e modificações vão aparecer "de repente" no registro geológico porque é mais provável que populações isoladas tenham-na evoluído mais rapidamente em algum canto mais escondido do que ter avançado gradualmente por toda população.

Este é um outro ponto. Nem sempre a evolução está acontecendo onde os fósseis são mais bem preservados.

Citação de: Buckaroo Banzai em 19 de Janeiro de 2007, 17:04:23

Até porque, no mínimo, uma característica evoluir para "toda população" de uma espécie que já for consideravelmente populosa deve ser bem raro, além de levar bastante tempo. Mesmo sendo mais "otimista" acho que seria mais provável a divisão da espécie "na metade", virando duas, do que a "cronoespeciação" propriamente dita, bem mais. E pela mesma lógica que essa divisão na metade é mais provável que a transformação integral da espécie, são ainda mais prováveis fragmentações menores do "mainstream" genético.

Gradualismo filético (ou o que quer que possa se aproximar disso no mundo real) deve ser mais freqüente em espécies pouco populosas. Quando em espécies mais populosas, é obrigatoriamente mais lento ou meio "artificial", resultando de grandes quase-extinções.

Depende muito da distribuição da espécie. Em geral, as espécies que conhecemos como de ampla distribuição muitas vezes se trata de mais de uma espécie, ou apresentam variações regionais estabelecidas, mas com fluxo gênico em regiões de contato.

Citação de: Buckaroo Banzai em 19 de Janeiro de 2007, 17:04:23

Bem, isso ao menos sem querer fantasiar sobre mecanismos especiais e ainda inexplicados para estase, o que me parece ser bastante desnecessário, sendo algo que decorreria logicamente do que se tem hoje, bem como o "inverso", evolução mais rápida de subpopulações.

O que eu não gosto em EP é que além das exposições e debates geralmente colocarem a coisa meio como uma dicotomia, "ou pontuado, ou gradual" (quando podem acontecer os dois ao mesmo tempo), meio que foi uma tremenda sacanagem… no sentido de que… todas aquelas coisas de dinâmica populacional de Mayr e outros… "evolução quântica" (de Simpson, não aquelas coisas meio new-age), a teoria sintética em si… meio que já traziam isso implícito, a meu ver… aí inventou-se dois rótulos… colocando tudo que se sabia de novo em um, e defendendo-o, e o outro em uma coisa que não sei ao certo se já chegou a ser seriamente defendida até então, talvez nem por Darwin, ainda que alguns defendam isso… e isso me parece que causou uma defesa irrefletida do rótulo-espantalho por alguns (acho que poucos, mesmo assim), além do principal que é a "revolução" do EP.

Chato que mesmo o Gould em seus textos sobre história da ciência de vez em quando se prestava a corrigir alguns erros históricos, mas acabou ele mesmo (e Eldredge) sendo meio que responsável por uma outra confusão.

Sem dúvida. A "estase" está comentada desde Darwin.

O que se faz muito ainda é confundir EP com saltacionismo. Isso ainda é problemático.

Citação de: Atheist em 01 de Fevereiro de 2007, 03:16:31

Citação de: Buckaroo Banzai em 19 de Janeiro de 2007, 17:04:23

A estase não precisa ser só morfológica, ainda que seja a única coisa que se possa afirmar seguramente pela morfologia/paleontologia… mas em teoria, qualquer população suficientemente grande tende à estase/equilíbrio, mais que à evolução (e mesmo a evolução neutra é a mais provável, o que manteria a estase de qualquer forma), e é mais fácil que subpopulações (não necessariamente periféricas literalmente) menores evoluam mais rapidamente do que toda a população principal evoluiria.

O problema é o "suficientemente grande". A estase morfológica é praticamente a única que se sustenta. Em grandes populações onde a evolução neutra é mais forte tudo vai depender das taxas de mutação e recombinação além dos migrantes por geração e da aleatoriedade que fará com que novos alelos sejam fixados ou não. Durante este tempo de estase morfológica o genoma está sendo alterado.

"Estase" não tem uma definição ou um sentido rígido de afirmar que não ocorra evolução, que as freqüências genéticas não estivesse evoluindo nem de forma neutra. Pode até ser que alguém tenha defendido isso, não sei, mas acredito que para uma sustentação aceitável, basta que se admita que durante a estase morfológica está havendo evolução neutra e possivelmente ocorrendo seleção de algo além da morfologia, além de seleção que favorece a estase, simplesmente mantenha a população já adaptada ao que é, eliminando os mais aberrantes.

E para isso não é necessária uma população que seja problematicamente grande... fundadores de uma população escalam seu pico adaptativo; a população daí por diante, com o grosso da adaptação consolidada, cresce e evolui principalmente de forma neutra, a seleção sendo principalmente mantenedora, e ao mesmo tempo em que o crescimento faz com que ela tenda cada vez mais ao equilíbrio Hardy-Weinberg do que qualquer eventual subpopulação que se isolasse. Já uma subpopulação isolada, tem um número menor de indivíduos "não-mutantes" para substituir e logo pode evoluir mais rapidamente por seleção natural; ao mesmo tempo por ser só uma "fatia" dificilmente terá exatamente as freqüências da população original, meio que deu uma espécie de "salto", não no sentido saltacionista, apenas comparando com o tempo que seria necessário para que toda a população original sofresse uma modificação proporcional.

Mesmo estase morfológica, é usada num sentido bem flexível...... não é como uma "fixação" perfeita da espécie, mas podem até falar de estase em nível de táxons mais elevados.

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Uma duplicação gênica a princípio pode ser neutra e, com o acúmulo de mutações igualmente neutras em um dado momento se torna um gene diferente, responsável até por outra característica. Será que só vale contar a última mutação, que ativou o novo gene? E toda a evolução "neutra" que aconteceu antes? Na morfologia só se vê um período sem modificação seguido de uma evolução mais rápida, mas a taxa de mutação/recombinação/etc... sempre foram relativamente constantes!

Como uma ramificação daquele tópico sobre dilema de Haldane, que foi parar até em outros lugares, imaginei algo relacionado a isso, a estase, e a evolução "neutra" durante ela, sendo uma espécie de "capacitância evolutiva", mas no sentido mais ortodoxo possível, nenhum sistema sofisticado ou qualquer coisa assim, só maior variabilidade genética, que, roubando a analogia do futebol, pode ser "uma caixinha de surpresas".

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Por isso não consigo apoiar equilíbrio pontuado. Não há estase no genoma.

Não precisa haver... não literalmente, ou num sentido "forte". Basta que as populações menores evoluam mais rápido que as maiores, que, comparativamente, fiquem meio paradonas, ou sejam comparativamente mais lerdas para evoluir.

Assim a maior parte da evolução mais significativa (ou apenas mais facilmente) deverá se dar geralmente em ramificações/rupturas da população principal, que vai vir junto de efeito de gargalo/fundador, em vez de se dar numa população grande, começando por um indivíduo, com seus descendentes lentamente substituindo todos "não-mutantes" até que toda a população seja formada apenas por seus tatatataranetos e tatatataranetos de alguns mutantes selecionados das gerações ancestrais mais próximas.

Não há necessidade de substituição total. A espécie nova pode ocupar o mesmo espaço da espécie antiga. Pode não ser extremamente comum, mas é teoricamente possível, e fato entre plantas.

O que eu acho é que é desnecessário ter uma "teoria" do EP para explicar o óbvio, que Haldane, Kimura e outros já diziam - as taxas de evolução não são as mesmas para todas as espécies e todos os genes.